Python3实现火车票查询工具

一、引言

学了Python基础语法后想锻炼一下解决实际问题的水平，那本文介绍的小项目刚刚好。通过本文中项目，你可以学会不打开12306或者APP就能查询火车票，同时熟悉Python库的使用方法，了解Python程序设计思路。

这个项目来源于此处，本文是在学习后进行的总结，最终效果如图所示。

Python3实现火车票查询工具-笔记-图1-最终结果示例

本项目需要Python基础语法知识，在项目中可以学习到如下内容：

• docopt、requests、colorama和prettytable库的使用

• 命令行安装需要的Python库

• 分析网站的请求和响应过程

二、设计思路

为了实现如图所示功能效果，我们需要先进行需求分析。

• 当我们查询火车票时一般来说需要指定条件，例如列车时间、起始站点等信息才能查看列车时刻信息，因此，我们需要明确定义有哪些查询条件；

• 然后需要有命令行界面，用来接受用户输入的查询条件；

• 根据用户输入的查询条件，去寻找列车时刻信息；

• 最后将获得的列车时刻信息经过排版再显示出来。

这样，总结下来可以分为如下几个大的模块

• 命令行界面，用于接受用户输入的查询条件

• 列车信息API，向12306服务器发起查询请求，并获得列车信息

• 列车信息展示，美观的展示出查询到达列车信息

三、知识点

1.项目所需Python库

• docopt库：终端命令行参数解析器，查看详情;

• requests库：简单易用的Python HTTP库，快速上手文档;

• prettytable库：格式化输出打印内容，查看详情;

• colorama库：命令行着色工具，查看详情;

2.命令行一键安装

通过如下命令一键安装以上资源：

pip3 install requests prettytable docopt colorama

四、分步讲解

下面开始构建属于自己的命令行列车时刻查询工具。

1.命令行界面

# coding: utf-8
​
"""命令行火车票查看器
​
Usage:
 tickets [-gdtkz]   
​
Options:
 -h,--help   显示帮助菜单
 -g          高铁
 -d          动车
 -t          特快
 -k          快速
 -z          直达
​
Example:
 tickets 杭州 北京 2019-03-25
 tickets -dg 杭州 北京 2019-03-25
"""
from docopt import docopt
​
def cli():
 """command-line interface"""
 arguments = docopt(__doc__)
 print(arguments)
​
if __name__ == '__main__':
 cli()

根据官方文档说明，docopt需要1个必传参数和4个可选参数:

docopt(doc, argv=None, help=True, version=None, options_first=False)

• doc是由字符串或者注释构成的命令行模块，格式如以上代码所示（doc could be a module docstring (doc) or some other string that contains a help message that will be parsed to create the option parser)。

• 其返回值类型为字典，也就是 arguments，键为Usage和Options中选项，值为实际输入内容。

• 实际运行下如上代码，看到如下所示返回结果内容。

Python3实现火车票查询工具-笔记-图2-docopt示例

2.获取列车信息

查火车票只能去12306，但是铁道部没有提供API，那么我们就不能查询了吗，答案是否定的。我们现在在网站上查询几次列车信息，寻找接口的蛛丝马迹。

2.1分析页面接口

• 在列车查询页面，然后打开浏览器调试模式（Windows下Chrome浏览器快捷键是F12），进入Network中，查看XHR，然后查询列车信息

Python3实现火车票查询工具-笔记-图3-查看列车信息接口

• 点击箭头指向的文件，我们可以看到在 Headers栏目中的Request URL中包括了查询的所有条件信息：出发地、目的地、出发日

Python3实现火车票查询工具-笔记-图4-列车信息接口

• 再点击Preview查看返回结果，这个就是查询到的列车时刻信息了

Python3实现火车票查询工具-笔记-图5-响应的列车信息

• 知道如何查询列车车次信息后，还有一个问题，就是我们输入的是中文车站名，接口处理的是英文车站代码，这个映射关系还不知道，需要继续查看页面加载的文件，寻找这个对应关系的文件，结果找到了如图文件

Python3实现火车票查询工具-笔记-图6-车站中英文对照文件

2.2使用requests库

接口信息分析完毕，下面用requests库进行实战。

• 首先，来获得我们想要的车站英文代码数据，通过向车站中英文关系文件发起请求获得响应，分析结果

# --coding: UTF-8--
import re, requests
from pprint import pprint
​
# 车站中英文文件URL
url = 'https://kyfw.12306.cn/otn/resources/js/framework/station_name.js?station_version=1.9098'
​
# 使用requests库发起请求，获得响应的json文件
resp = requests.get(url)
​
# 对获得的响应文件使用正则表达式，获得车站中文名和英文代码组成的元祖构成的列表
stations = re.findall(r'([\u4e00-\u9fa5]+)\|([A-Z]+)', resp.text)
​
# 格式化输出车站
pprint(dict(stations), indent=4)

— stations 返回的结果如下图，是车站中文名和英文代码构成的元组组成的列表

Python3实现火车票查询工具-笔记-图7-stations初步处理

— 使用 python parse_stations.py > stations.py命令并生成stations.py文件，车站文件内容为中文名和英文代码构成的字典，这样就可以导入stations.py文件后根据键（车站中文名）从字典中检索对应值（车站中文对应的英文代码）

Python3实现火车票查询工具-笔记-图8-stations字典

• 回顾一下，在命令行界面输入的起始车站中文名和列车出发日期，这些信息都在arguments这个字典对象中，只需要根据输入的信息匹配车站英文代码，然后访问车次查询接口，这样就可以查询列车信息了

  — 修改命令行函数cli中代码

def cli():
     """command-line interface"""
     arguments = docopt(__doc__)
     # 根据命令行用输入的起始车站名称、日期，查询stations中对应的英文代码
     from_station = stations.get(arguments[''])
     to_station = stations.get(arguments[''])
     date = arguments['']

     # 发起请求查询车次信息
     url = 'https://kyfw.12306.cn/otn/leftTicket/query?leftTicketDTO.train_date={}&leftTicketDTO.from_station={}&leftTicketDTO.to_station={}&purpose_codes=ADULT'.format(date, from_station, to_station)
     r = requests.get(url)
     # 将返回的json数据转为字典类型
     # 其中车次信息在返回的字典键为data的值嵌套的字典中，其嵌套的键为result的值中
     available_trains = r.json()['data']['result']

— 返回的车次结果信息如图所示

Python3实现火车票查询工具-笔记-图9-车次信息返回结果

2.3解析车次信息

对获取的车次信息一头雾水，那么需要尝试继续在网站中寻找线索。一般来说，网站的js文件中会定义这些数据结构，并标注每个字段的含义，所以现在来寻找这样的js文件。

进入浏览器调试模式，查看源代码source。猜测是图中所示的文件可能包括车票信息，因为查询车次就是查询列车余票信息。

Python3实现火车票查询工具-笔记-图10-车次信息js文件

将压缩的js代码调整下格式，然后尝试搜索“硬座”与列车相关的信息关键词，结果找到了如下代码，这下知道坐席代码了：

Python3实现火车票查询工具-笔记-图11-坐席类别信息代码

继续寻找“硬座”，发现并没有更多有价值内容，然后尝试搜索“硬座”的键值“YZ”，发现关键代码：

Python3实现火车票查询工具-笔记-图12-车次信息代码

完美，这段代码十分详细的介绍了车次信息中各个值的含义，我们再拿来和在12306查询到的车次信息比对发现完全正确，这样就可以解析车次信息了。

3.列车信息展示

3.1构建列车信息类

接下来使用类来封装获取的列车信息，整体思路是，通过类来处理页面爬虫获取的列车信息，并将数据清洗后展示出来，列车信息类TrainsInfo的代码如下：

class TrainsInfo:
 def __init__(self, available_trains, from_to_stations, options):
 """
 定义类用到的变量：列车信息，列车类型选项
 available_trains：列车信息
 fom_o_saions：起止车站，模糊匹配，例如杭州，杭州东等
 options：列车类型选项
 """
 self.available_trains = available_trains
 self.from_to_stations = from_to_stations
 self.options = options
​
 @property
 def trains(self):
 for each_train in self.available_trains:
 each_train_split = each_train.split('|')
 train_code = each_train_split[3]#车次
​
 if not self.options or train_code[0].lower() in self.options):
 """
 显示符合条件的列车信息，即列车类型匹配g/d/z等 或者
 不输入列车等级 也可查询
 """
 trains = [train_code,       #车次
 each_train_split[6],    #起点车站代码
 each_train_split[7],    #终点车站代码

 each_train_split[8],    #发车时间
 each_train_split[9],    #到达时间
 each_train_split[10],   #历时
​
 each_train_split[11],   #网上购票
 each_train_split[26] if each_train_split[26] else '--',     #无座
 each_train_split[27] if each_train_split[27] else '--',     #硬座
 each_train_split[24] if each_train_split[24] else '--',     #软座
 each_train_split[28] if each_train_split[28] else '--',     #硬卧
 each_train_split[33] if each_train_split[33] else '--',     #动卧
 each_train_split[23] if each_train_split[23] else '--',     #软卧
 each_train_split[21] if each_train_split[21] else '--',     #高级软卧
 each_train_split[30] if each_train_split[30] else '--',     #二等座
 each_train_split[31] if each_train_split[31] else '--',     #一等座
 each_train_split[25] if each_train_split[25] else '--',     #特等座
 each_train_split[32] if each_train_split[32] else '--',     #商务座
 each_train_split[22] if each_train_split[22] else '--',     #其他
 ]
 yield trains
​
​
 def print_train_info(self):
 for train in self.trains:
 print(train)

为了调用类，修改后的cli代码如下：

def cli():
 """command-line interface"""
 arguments = docopt(__doc__)
 from_station = stations.get(arguments[''])
 to_station = stations.get(arguments[''])
 date = arguments['']
​
 """获取查询得到的列车车次及起止车站信息"""
 url = 'https://kyfw.12306.cn/otn/leftTicket/query?leftTicketDTO.train_date={}&leftTicketDTO.from_station={}&leftTicketDTO.to_station={}&purpose_codes=ADULT'.format(date, from_station, to_station)
 r = requests.get(url)
​
 """
 available_trains 获取查询到的列车信息，返回值是车次信息列表
 from_to_stations 获取起止车站信息，返回值是车站英文代码和车站中文构成的字典
 options 获取从命令行输入的参数，将列表转为字符串，方便后续使用
 """
 available_trains = r.json()['data']['result']
 from_to_stations = r.json()['data']['map']
 options = ''.join([key for key, value in arguments.items() if value != False])
​
 TrainsInfo(available_trains, from_to_stations, options).print_train_info()

测试下输出的结果，输入python tickets.py 杭州 绩溪县 2019-03-30，可查询到如下列车信息：

Python3实现火车票查询工具-笔记-图13-车次信息结果展示

看一下12306的查询结果，比对一下，完全一致。

Python3实现火车票查询工具-笔记-图14-车次信息结果展示-12306网站.png

3.2美化输出界面

但是工作到这里并没有结束，这个输出界面太丑陋了，需要精致一些。使用prettytable库来将信息用表格形式输出，在调整些颜色即可。

调整列车信息打印函数，通过表格输出信息，在使用前需要引用prettytable库 import prettytable

 def print_train_info(self):
 # 创建表格
 tb = prettytable.PrettyTable()
 # 设置表格标题
 tb.field_names = self.headers
 for train in self.trains:
 # 增加每行数据
 tb.add_row(train)
 print(tb)

列车信息类中需要对train信息进行颜色标识，整体代码修改后如下：

init()
​
class TrainsInfo:
 headers = '车次 车站 时间 历时 有票 无座 硬座 软座 硬卧 动卧 软卧 高级软卧 二等座 一等座 特等座 商务座 其他'.split()
​
 def __init__(self, available_trains, from_to_stations, options):
 """
 定义类用到的变量：列车信息，列车类型选项
 available_trains：列车信息
 fom_o_saions：起止车站，模糊匹配，例如杭州，杭州东等
 options：列车类型选项
 """
 self.available_trains = available_trains
 self.from_to_stations = from_to_stations
 self.options = options
​
 @property
 def trains(self):
 for each_train in self.available_trains:
 each_train_split = each_train.split('|')
 train_code = each_train_split[3]#车次
​
 if not self.options or train_code[0].lower() in self.options:
 """
 显示符合条件的列车信息，即列车类型匹配g/d/z等 或者
 不输入列车等级 也可查询
 """
 trains = [train_code,       #车次
 '\n'.join([Fore.GREEN + self.from_to_stations[each_train_split[6]] + Fore.RESET, 
 Fore.RED + self.from_to_stations[each_train_split[7]] + Fore.RESET]), 

 '\n'.join([Fore.GREEN + each_train_split[8] + Fore.RESET,
 Fore.RED + each_train_split[9] + Fore.RESET]),

 each_train_split[10],   #历时
​
 each_train_split[11],   #网上购票
 each_train_split[26] if each_train_split[26] else '--',     #无座
 each_train_split[27] if each_train_split[27] else '--',     #硬座
 each_train_split[24] if each_train_split[24] else '--',     #软座
 each_train_split[28] if each_train_split[28] else '--',     #硬卧
 each_train_split[33] if each_train_split[33] else '--',     #动卧
 each_train_split[23] if each_train_split[23] else '--',     #软卧
 each_train_split[21] if each_train_split[21] else '--',     #高级软卧
 each_train_split[30] if each_train_split[30] else '--',     #二等座
 each_train_split[31] if each_train_split[31] else '--',     #一等座
 each_train_split[25] if each_train_split[25] else '--',     #特等座
 each_train_split[32] if each_train_split[32] else '--',     #商务座
 each_train_split[22] if each_train_split[22] else '--',     #其他
 ]
 yield trains

这里面用到了colorama命令行着色工具，使用前需要引入库 from colorama import init, Fore，然后初始化init() 并设置颜色Fore.GREEN Fore.RED Fore.RESET

五、总结

本项目最核心知识点在于requests库的使用，难点在于如何分析js文件寻找车站和英文关系对应以及列车车次信息获取后如何解析。

其他的知识点还有yield使用，@property装饰器，dicopt命令行界面以及prettytable表格输出colorama表格上色。

详细代码请查阅：https://github.com/elicao/12306query-tickets